安科瑞电能管理系统在杭州市西溪医院项目中的应用

安科瑞 华楠

摘  要：本文以杭州市西溪院为实例，介绍大型综合医院医疗工作对后勤供电保障要求的特殊性和重要性，应用计算机实时监控技术，实现对医院供电系统的实时监控，大大提高了供配电系统运行可靠性和管理的科学合理性。

关键词：医院供配电；计算机实时监控；电能管理软件。

项目概况

       杭州市西溪医院（杭州市第十人民医院）新建工程位于西湖区留下水泥厂地块，东临绕城公路，南临上埠河，西北靠荆山；项目规模为总床位500张，建设用地89681M2,总建筑面积68515 M2,其中医疗综合楼地上12层，建筑面积39934M2，行政后勤综合楼地上6层，建筑面积11066M2，传染病房楼地上8层，建筑面积16296M2，为三类甲等综合性医院。

       本项目后台系统监控范围包含三个楼：传染病房楼配、行政后勤楼配、医疗综合楼配；其中行政后勤楼配包含2个配电室：全院总配电室（包含高压部分）和中央空调分配（冷冻机房在此配内）；

初步方案设想

      随着医疗电子电器技术的飞速发展，现代医疗开始更多的依赖于电气和电子设备。这些先进设备对于医院的用电环境要求越来越高，过去的配电设计远不能满足人们对安全保障的要求。尤其是手术室等一些重要场所存在大量设备触及人体内脏和大脑等器官，如发生供电中断等电气故障，很可能会危及到人身生命安全。因此，正确规划医院各种设备和照明用电， 科学合理地设计供配电路线与方案，对确保连续、安全可靠供电，防止停电故障带来的危害有着非常重要的意义和作用。因此本智能变配电系统在以下各方面达到预定的目标：

1） 在现有的基础条件上，加装变配电监控系统；

2） 掌握变电所电力设备运行情况；

3） 系统内部能够实现统一的监控平台，能够得到系统内部全部参数的实时数据；对整个供配电系统的智能化管理，能够对供配电系统中所有电气设备的运行状态进行安全、可靠、准确地实时监视、控制，实现系统故障、异常实时报警并具有故障追忆功能。

4） 对电能管理系统中各种状态监测、历史数据生成报表，系统可以设计和管理多种报表样式，实现日、周、月、年负荷报表管理；

5） 能够加强用电负荷控制和电能成本统计分析、汇总。

6） 实现单位能耗对比、重要负荷对比、同类负荷用电能耗对比，以图表、棒图、曲线图进行分析，并体现，实现可视化管理；

7） 可对各部门制定相应的能耗指标，提高公共的节能意识；

8） 提高电能统计数据的精度与实时性； 

9） 实现对电能能耗指标的评估和电能消耗结构分析及电能消耗成本分摊；

10） 能够准确、及时地进行事件顺序记录、各种图表的汇总、分类、输送或上报，并具有打印、存盘和光盘刻录存储功能。

11） 使设备优化运行，降低维护成本；

12） 有效控制电能消耗成本；

13） 提高电气系统运行管理效率；

14） 数据记录和故障数据记录；

15） 实现数据Web浏览功能，医院各级领导在一定权限下，在网络上能够查看医院用能情况；

16）提高配电系统运行管理效率，大幅提升管理水平；

17）为企业发现有节能机会提供了可能；

18） 可实现信息的扩展与互连，可实现与其他系统无缝连接；

19） 实现各变电站无人或少人值班；

设计方案

      3.1项目分析

       全院总配电由两路电源供电，1#电源进线为3550KVA，2#电源进线为3050KVA。共配出7路变压器出线，分别给传染病房（两路变压器出线）、行政后勤楼（三路变压器出线）以及医疗综合楼陪（两路变压器出线）供电。

      其中传染病房共两台变压器容量均为800KVA，共计两路进线、两路电容补偿、一路联络以及69路出线回路；行政楼后勤楼分为两部分，包括全院总配电室（包含高压部分）和中央空调分配（冷冻机房在此配内），全院总配电室高压部分共两路电源进线、两路备用出线、7台变压器出线以及一路母联，现场监控装置为微机保护，低压部分共一台500KVA容量的变压器，共计一路电源进线、一路电容补偿回路以及34路出线；中央空调分配共两台变压器，容量均为1000KVA，共计两路进线、两路电容补偿、一路联络以及16路出线；医疗综合楼共两台变压器，容量均为1250KVA，共计两路进线、两路电容补偿柜、一路联络以及131路出线。

      现场共计安装233只低压监控仪表PZ80-E4/KC ,7台微机保护

      3.2系统结构

      整个系统采设计了一套Acrel3000电能管理系统，采用分层分布式结构，即现场设备层、网络管理层、监控管理层，如图1所示：

 

 

      整套电能管理系统监控管理层包括电能管理主机、打印机、UPS电源等，整个系统的核心Acrel3000电能管理软件安装于电能管理主机，UPS电源作为不间断电源，当设备供电出现故障时，可以保证电能管理主机正常运行，电能数据不丢失。

      配电需要的数据采集主要通过PZ80可编程智能电测表、微机保护、变压器温控仪、直流屏、柴油发电机、ATS双电源、PT、CT等装置进行采集，这些采集设备可独立完成测量、控制、报警、通讯等功能，一个设备出现问题时，不会影响其他设备正常运行。所有这些设备均有485通讯接口，可以通过RS485总线连接到网络层。

      针对传染病房配电室、医疗综合楼配电房距离行政后勤楼较远，底层监控装置具备RS485接口，网络通讯介质采用屏蔽双绞线，通讯协议采用Modbus通讯规约，通过RS485总线方式将数据传送至以太网关；上层网络通讯介质采用光纤传输，通讯管理机将采集的数据经处理后经光纤收发器和光缆上传至行政后勤总变室内光线收发器，再经超五类线的以太网信号将数据长传至监控主机。行政后勤楼内的中央空调分配在总变附近，中央空调配电室监控装置具备RS485通讯接口，网络介质采用屏蔽双绞线，通讯协议采用Modbus通讯规约，通过RS485总线方式将数据传送至总配的通讯管理机，上层通讯介质使用超五类线，通讯管理机将采集的数据处理后经TCP/IP协议的网络信号上传至总配值班室监控主机。

      整个配电系统以计算机站控管理系统为核心，采用现代通讯技术，对整个配电系统的用电状况进行统一管理，实时监测每个环节、每种设备的用电量；实时监测、监督电能质量，及时发现用电故障，避免用电的浪费。

3.3系统功能

       数据采集与管理

       数据采集与处理是供配电系统安全监视和控制的基础，监控系统能实时和定时采集电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电度、频率、谐波、变压器温度等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、继电保护及自动装置信号、设备运行状态信号、以及各种事件信息等）。 监控系统软件可以通过网络直接读取各配电所电力参数测量仪、电能质量监测装置和第三方设备（如：综合保护装置、直流屏、无功补偿控制器、变压器温控仪柴油发电机等）采集的数据，并可以对采集的所有数据进行显示、统计、分析、计算和存储。 实时计算各线路的功率因数。

      实时计算各线路的有功、无功功率值。

      实时计算每日、每月各条线路的有功，无功大、小值及平均值。

      实时显示各变压器温度值；实时计算每日、每月各变压器温度高、低与平均值。

      实时显示、统计各回路各时段的电度值,对电能数据进行分时计费统计,根据用户要求具有多种分时计费(尖、峰、谷、平值等)方案和费率的种类。实时显示、统计各回路每日、每月、每年的有功电度总值和无功电度总值

      实时显示电容的投切状态以及手动/自动状态。

      数据采集周期、方式、参数等可由用户在线定义，状态量的变化优先传送。

     信息处理

     对信号采集系统所采集实时数据进行统计、分析、计算，将数据进行定时存储。对同用电单位不同时期、不同用电单位同一时期用电量进行统计；作为电费的管理平台，与实际发生电费进行比较；根据柴油发电机发电量，对消耗燃油进行估算。

     清晰的反映整个医院各个部门的用电构成，建立标杆部门，通过与标杆部门的比较，发现偷电、漏电、长明灯、未使用设备下电等环节；对不同的节能方案节能效果的评估，有利于有针对性地选择节能措施，还可以作为合同能源管理项目的计量系统；

      电能报表实现了实现了所有电能数据的按时间查询，分为分钟、小时、日、月年等多种类型；

      电能汇总表，所有监控设备电能汇总，按时间段查询，自动计算任意时段用电量；

      打印及导出，所有报表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式导出；

电能汇总如图2所示

      画面显示

       19寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息。图三所示为传染病房低压一次配电系统图：

      用电趋势

      对任何测量参数绘制趋势图：如电流、电压、电能等。通过用电曲线图可以显示需量的峰值情况，发现危险地负荷趋势或系统的剩余容量。可以将不同时间段的负荷曲线进行汇总或比较，追踪每个用电单位每个回路所需消耗的电力成本。用电趋势如图4所示：

      告警与控制

      当出现开关变位事故、遥测越限、保护动作或其他报警信号时，系统发出音响提示，并自动弹出报警画面，报警需操作员确认后方可复位，报警系统记录入监控数据库。 当发生开关变位时，自动推出时间报警窗和故障相关画面，画面中变位开关闪烁，变色提示并在报警框内有汉字提示的报警语句及当前的变位状态，并指明变位开关名称，运行编号和性质（正常操作或事故跳闸）。 当发生电流/电压越限时，画面闪烁提示，并在报警提示框里显示当前越限值。 监控系统自动存储历史数据和历史事件，用户可以按照设备，数据类型，时间段等等项目自定义查询。 除计算机报警外，系统还设有专门的声光报警器，以提醒值班人员。

结束语

      该项目所采用的Acrel300电能管理系统已经于2012年正式投入运行，整个系统运行稳定、安全，方便了用户的使用，提供了大量实时、准确的电力数据，为管理者进行内部计量考核、安全用电做出了只管依据，进一步保证了医院供电系统的科学性及稳定性，为今后的节能管理的实施打下了基础。